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APLICAÇÕES DE MISTURAS BETUMINOSAS DE

ELEVADO DESEMPENHO EM REDES VIÁRIAS URBANAS

Fátima Batista ● LNECHenrique Miranda ● ISEL

Maria de Lurdes Antunes ● LNECSantiago Lanchas ● JRS

Fernando Martinho ● FM Consult/JRS

aplicações de misturas betuminosas de elevado desempenho em redes viárias urbanas

Fátima A. Batista ● LNEC Henrique Miranda ● ISEL M.ª de Lurdes Antunes ● LNECSantiago Lanchas ● JRS Fernando Martinho ● FM Cosult/JRS

Enquadramento

>Redes viárias urbanas

Mobilidade

Segurança

Ambiente e saúde

De forma geral, intervenções na via provocam congestionamentos de tráfego

► Aumento do tempo de percurso

► Aumento do consumo de combustível

► Aumento da poluição do ar



Enquadramento


Mobilidade

Segurança

Ambiente e saúde

Número significativo de zonas de travagem, p. ex.:• Passadeiras• Paragens de autocarros• Semáforos

Minimização de acidentes:

► Pavimentos com boa resistência à derrapagem

> Atrito pneu-pavimento

> Textura superficial do pavimento



Enquadramento


Mobilidade

Segurança

Ambiente e saúde

• Qualidade do ar (afetada p. ex. por condicionamentos de tráfego)

• Ruídopneu-pavimento

► Redução dos condicionamentos de tráfego

► Redução do ruído na fonte: pavimento

(CML, 2000)



Infraestruturas rodoviárias

>Como minimizar condicionamentos de trânsito, intervenções C&R e impactes ambientais?

Estruturas de pavimento com vida útil elevada (Long Life Pavement)

Camadas de desgaste de elevado desempenho e durabilidade



Misturas betuminosas aplicadas em camada de desgaste

Betão betuminoso (Asphalt Concrete) ● EN 13108-1Mistura betuminosa de composição granulométrica contínua ou descontínua formando uma estrutura perfeitamente imbricada

Betão betuminoso drenante (Porous Asphalt) ● EN 13108-7Mistura cujo ligante é o betume, formulada de forma a possuir uma porosidade elevada, conferindo à mistura compactada aplicada a capacidade de drenagem e de redução do ruído mas de fraca durabilidade (de forma geral só aplicada em autoestradas)

● EN 13108- 5Mistura betuminosa de composição granulométrica descontínua, composta por um esqueleto de agregado britado grosso [“stone”] aglutinado por um mástique

(JRS, 2009)



Misturas betuminosas do tipo > Desenvolvidas na Alemanha em finais da década de 60 (séc. XX)

� Aplicação comum em estradas de tráfego elevado (incluindo rotundas), aeroportos e zonas portuárias, em diversos países europeus

Principais vantagens► Flexibilidade a baixas temperaturas

• Resistência à fadiga► Estabilidade a altas temperaturas

• Resistência à exsudação• Resistência à deformação permanente

► Boa adesividade betume-agregados• Resistência à acção da água• Resistência à desagregação

► Durabilidade



Misturas betuminosas aplicadas em camada de desgaste

>Durabilidadede camadas de desgaste, em estradas principais

(EAPA, 2007)

Betão Betuminoso (AC) BB Drenante (PA)



Estudos relativos a misturas tipo com fibras celulósicasObjectivos

>Demonstração da aplicação de misturas tipo SMA com fibras celulósicas

>Optimização da composição das misturas

>Metodologias de formulação das misturas

>Caracterização do comportamento em serviço das misturas

>Recomendações para o seu fabrico e aplicação

Tendo em atenção as condições do nosso país: Condições climáticas; Tipos de materiais; Tráfego, etc.



Estudos relativos a misturas tipo com fibras celulósicasPrograma de trabalhos

>Acompanhamento de obras de pavimentação utilizando SMA em camadas de desgaste

>Metodologias de formulação

>Caracterização do desempenho das misturas aplicadas

�Resistência à fadiga�Resistência à deformação permanente�Resistência à acção da água

>Estudo da influência da composição das misturas nas suas características de desempenho



Misturas betuminosas do tipo

>Misturas descontínuas, com elevada percentagem da fracção grossa: esqueleto mineral com elevado imbricamento entre as partículas

� Elevada resistência à deformação permanente

>Mástique rico em betume, que preenche os vazios que existem entre as partículas do agregado

� Elevada durabilidade

(JRS, 2009)




>Mástique rico em betume

� Utilização de aditivos, p. ex. fibras

● evitar o escorrimento do ligante

Percentagem ponderal de fibras na mistura do tipo SMA

Fibra de celulose O,3 % – 0,5 %

Fibra mineral 0,7 % - 0,9 %

Fibra de vidro 0,4 % - 0,6 %

(Pank, 1995)

(A.Vale et al., 2006)

SMA sem fibras

SMA com 0,3% de fibra de celulose

SMA com 0,5% de fibra de celulose

Escorrimento




>Mástique rico em betume

� Utilização de aditivos, p. ex. fibras

● evitar o escorrimento do ligante

� Utilização de betumes modificados

● contribuir para a redução do risco de escorrimento do ligante

● melhorar as propriedades mecânicas das misturas

(EAPA, 1998)



Estudo de formulação da mistura Descrição dos materiais>Mistura de agregados

● Brita 6/10 (granodiorito)

● Pó 0/4 (calcário)

● Fíler (de origem calcária)

>Fibras de celulose VIATOP

>Betume modificado Styrelf 13/60 (Pen 55/70×0,1mm; TAB≥58ºC)

Obra de repavimentação da Av. do Brasil (1ª fase, 2010)



Estudo de formulação da mistura Mistura de agregados>Fuso granulométrico

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Dimensão nominal da abertura dos peneiros (mm)

F10� EN 13108-5

Limites gerais do fuso granulométrico em função de D

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F10

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F10

SMA12.5 � EN 13108-5

├──┤ Limites gerais do fuso granu-lométrico para D=12,5 mm



Estudo de formulação da mistura Mistura de agregados>Composição granulométrica

● Fracção 6/10: 64,5 %

● Fracção 0/4: 30,5 %

● Filer: 5,0 %

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Fuso SMA12.5

Fracção 6/10

Fracção 0/4

Filer

CurvaGranulométrica SMA



>Fabrico das misturas em laboratório� 5 percentagens diferentes de betume, variando entre si de

0,5%

� Simulação do processo de fabrico em central

Mistura dos agregados pré-aquecidos com as fibras (a frio), seguindo-se a adição do betume pré-aquecido

►Compactação por impacto:

2×50 pancadas

Estudo de formulação da mistura Estudo Marshall (determinação do conteúdo em ligante)

PB (%)

5,0 5,5 6,0 6,5 7,0



>SMA com Pb=5,5% / Pb=6,0% e PFibras Cel.=0,4%

> Método do “cesto” (EN 12697-18): avaliação da quantidade de material que escorre do “cesto” após a mistura ter estado em estufa à temperatura “alvo” definida

Valor médio do escorrimento de ligante:

� SMA com Pb=5,5% � D=0%

� SMA com Pb=6,0% � D=0%

Estudo de formulação da mistura Avaliação do escorrimento do ligante



>SMA com Pb=5,5%

> Determinação da resistência conservada em tracção indirecta (EN 12697-12, método A), ITSR=88%

Resistência à tracção indirecta (EN12697-23), t=15ºC:

� Provetes “a seco” (≈3dias@20ºC): ITSd=1710kPa

� Provetes imersos (vácuo+≈3dias em água@40ºC), ITSw=1500kPa

Estudo de formulação da mistura Avaliação da sensibilidade à água



>SMA com Pb=5,5%> Determinação da resistência à deformação permanente, t=60ºC

(EN 12697-22, procedimento B, ao ar)

Estudo de formulação da mistura Avaliação da resistência à deformação permanente

•Média da profundidade de rodeira, RDAIR = 2,3 mm•Taxa de deformação média, WTSAIR = 0,05 mm/103 ciclos•Média da percentagem da profundidade de rodeira, PRDAIR = 4,7 %



Acompanhamento de obras

>Realização de trecho experimental



Acompanhamento de obras

>Pavimentação na Av. do Brasil



Considerações finais> As misturas SMA tendem a apresentar um bom desempenho

quanto:

� à resistência à deformação permanente (devido ao contato partícula-partícula)

� ao fendilhamento por fadiga e ao desgaste (devido à maior espessura da película de betume)

� à resistência à derrapagem (devido à macrotexturasuperficial mais rugosa)

> As misturas SMA proporcionam geralmente um diminuição do ruído

de tráfego (devido à macrotextura superficial mais rugosa)

Durabilidade

Sustentabilidade



Muito obrigada!

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